Доктор Хэйес представлял собой прямую противоположность типичному профессору из Беркли. На момент, когда я работала под его руководством, ему было всего двадцать семь лет, он являлся одним из самых молодых профессоров. Помимо того что он был гениален, он также оказался моим единственным афроамериканским профессором в Калифорнийском университете в Беркли; а еще он довольно жестко шутил и изобретательно сквернословил. Никто никогда не называл его доктором Хэйесом, для всех он был просто Тайрон. Благодаря ему наша лаборатория оказалась самой передовой в здании.
* * *
Лаборатория Хэйеса специализировалась на прорывных исследованиях эндокринной системы амфибий, поэтому не удивительно, что головастики и жабы заполняли каждый свободный час моей жизни на последнем курсе в Университете Беркли. Исследование, в котором я принимала участие, в результате оказалось одной из важнейших случайностей для Хэйеса. Его эксперимент начался с гипотезы о половом развитии жаб и был выстроен вокруг изучения влияния разных стероидных гормонов (тестостерона, эстрогена, кортикостерона) на дифференциацию гонад – проще говоря, на определение пола особи, в которую разовьется головастик. Гормоны по сути представляют собой химические передатчики; информация, которую они передают по кровотоку, стимулирует широкий спектр биологических процессов. Хэйес подвергал головастиков на разных этапах развития воздействию различных стероидов и, к своему удивлению, обнаружил, что это не оказало никакого влияния на гонады. На проведение этих экспериментов было потрачено много времени и сил, и тем не менее по результатам не удалось выявить никаких измеримых зависимостей. Мягко говоря, неудача. Но пока я по три раза перепроверяла образцы тканей под микроскопом, Хэйес отрабатывал навыки творческого мышления на результатах, которые поначалу вызывали разочарование. И он обратил внимание, что, хотя стероиды не оказывали воздействия на половое развитие головастиков, некоторые стероиды влияли на их рост и последующие метаморфозы. Самые поразительные последствия наблюдались в группе головастиков, подвергшейся воздействию кортикостерона.
Влияние этого гормона на рост головастиков показалось Хэйесу достаточно интересным, чтобы повернуть прожектор исследовательского внимания в совершенно другую сторону. Кортикостерон – это гормон стресса, аналогичный кортизолу у человека; поэтому Хэйес включил режим «думай как лягушка» и попытался представить, какое событие могло бы заставить головастика испытать стресс. Решение оказалось довольно простым: пересыхающий водоем, то есть избыточное количество головастиков и недостаток воды. Хэйес предположил, что стрессовый ответ в подобной ситуации мог бы быть адаптивным: иными словами, напряжение, связанное с присутствием в непосредственной близости других настырных головастиков, и уменьшение количества доступной воды заставили бы железы выделять кортикостерон, запускающий процесс метаморфоза, в ходе которого хвост головастика превращается в лапки. Теперь новоиспеченная жаба могла выпрыгнуть из пруда, оставив позади всех остальных головастиков. Бинго! Адаптация.
По крайней мере, таково было предположение. И по большей части Хэйес оказался прав; но, как обычно, самым интересным было то, в чем он ошибался. На более поздних стадиях развития кортикостерон действительно запускал метаморфоз и способствовал адаптации – своевременному побегу из водоема. Однако если головастики подвергались аналогичному воздействию на ранних стадиях развития, их рост, наоборот, замедлялся. И у всего процесса проявлялись неожиданные негативные эффекты: ослабление работы иммунной системы и легких, появление осморегуляторных сложностей (высокое кровяное давление) и нарушения неврологического развития. Аналогичным эффект был и в случае, когда головастики подвергались воздействию кортикостерона на протяжении длительного времени. Стрессовый ответ на чрезмерную скученность был адаптивным, но только в том случае, если он происходил на соответствующей стадии развития головастика.
Почему же столкновение со стрессовыми гормонами оказывало такое разрушительное влияние на молодых головастиков? Оказывается, все не так просто. Высокие уровни кортикостерона влияют на функционирование других гормонов и систем тела. Слишком раннее или слишком длительное воздействие кортикостерона критически нарушало уровни других гормонов и течение биологических процессов. Получался дезадаптивный эффект, то есть процесс не помогал головастику выжить и благополучно развиваться, а, наоборот, очень сильно ухудшал ситуацию. Раннее столкновение со стрессом приводило не только к непоправимым изменениям в процессе развития, но и в конце концов к смерти. Так уровни кортикостерона влияли на уровни тиреоидного гормона, регулирующего метаболизм. Воздействие кортикостерона на молодых головастиков полностью прекращало образование тиреоидного гормона, поэтому они не росли и не доходили до стадии метаморфоза. Кортикостерон также влиял на выработку сурфактанта, который играет ключевую роль в развитии легких, давая им возможность получать из воздуха кислород.
Пройдя в свое время программу подготовительных медицинских курсов, я еще на занятиях по анатомии и физиологии узнала, как слаженно работают гормоны, играя симфонию гомеостаза (биологического баланса или равновесия в теле). Но только работая в лаборатории Хэйеса, я действительно это поняла. Невезучие лягушата помогли нам усвоить крайне важный урок. Выделяемые в необходимых количествах гормоны помогают телу нормально функционировать; однако изменения уровня даже одного из гормонов сбивают работу всей этой тонко настроенной системы. У такого гормонального дисбаланса могут быть как прямые, так и косвенные последствия. Например, повышение уровня кортикостероидов напрямую влияет на повышение кровяного давления, но также косвенно влияет на рост и развитие организма, меняя уровни других гормонов и мешая им выполнять их работу. Влияние гормонов друг на друга и на тело человека – очень сложная, но и крайне важная тема.
Все, кто приходил работать в лабораторию Хэйеса, в первый же день получали обязательное к прочтению руководство по эволюции стрессового ответа, которое на многое открыло глаза и мне. Легко (ну, почти) запомнить воздействие разных сочетаний гормонов на тело: если А добавить к Б, получится В. Изучение наук в университете – это бесконечный поток схем, инфографики, формул и расчетов; можно сказать, это изучение ответов на самые разные вопросы «что?», относящиеся к человеческому телу. Однако если смотреть на биологию с эволюционной точки зрения, чему и учат нас головастики Хэйеса, можно узнать кое-что не менее важное: получить ответы на вопросы «почему?». Большинство из нас пришли в лабораторию, имея представления о биологических причинах и последствиях физиологических процессов в идеальных, адаптивных состояниях; ушли же мы с этой практики, вдохновленные идеей понимания причинно-следственных связей в далеких от идеальных, дезадаптивных состояниях.
На протяжении ранней истории человечества самыми сильными стрессовыми факторами (событиями, провоцирующими стресс) были столкновения с хищниками (краткосрочные стрессовые факторы) и дефицит пищи (долгосрочные стрессовые факторы). В те далекие времена в саваннах кортизол в первую очередь помогал организму человека справиться с долгосрочным стрессом. Поддержание гомеостаза является важнейшим аспектом выживания, поэтому кортизол вырабатывается в ситуациях, когда организм отмечает изменения среды, способные нарушить этот естественный баланс. В доисторической Африке не было супермаркетов (и приложений для iPhone), так что древние люди большую часть времени проводили за поиском еды, умерщвлением еды и подготовкой еды к употреблению. В трудные времена организм реагировал на недостаток питательных веществ, запуская цепную реакцию – стрессовый ответ.
